毕业设计---反激式开关电源电路设计.pdf

目 录 第一章 开关电源设计任务书 1 1.1 课程设计的目的 1 1.2 课程设计的要求 1 1.2.1 题目 1 1.2.2 设计装置的主要技术数据 1 1.2.3 课程设计主要内容 2 1.2.4 课程设计的要求 2 1.3 课程设计报告的基本格式 2 第二章 总体方案的确定 3 2.1 反激式开关电源的介绍 3 2.2 uc3842 开关电源简介 4 2.2.1 uc3842 内部工作原理简介 4 2.2.2 uc3842 的使用特点 6 2.2.3 uc3842 组成的反激式开关电源 6 2.3 总体方案的确定 7 第三章 具体电路设计 8 3.1 emi 滤波电路 8 3.2 整流滤波电路的设计 9 3.3 高频变压器的设计 10 3.4 控制电路的选择 17 3.5 反馈电路的设计 18 3.5.1 电压反馈电路 18 3.5.2 输出电流反馈 18 3.6 保护电路的设计 19 3.6.1 输出电压保护电路 19 3.6.2 输入欠压过压保护 20 3.7 输出整流滤波电路设计 21 第四章 个人心得体会 22 附录 1 重薄膜绝缘导线参数 23 附录 2 设计完整电路图 附大图 致谢 24 参考文献 24 第一章 开关电源设计任务书 1.1 课程设计的目的 通过开关电源技术的课程设计达到以下几个目的： 1、 培养学生文献检索的能力， 特别是如何利用 internet 检索需要的文献 资料。 2、 培养学生综合分析问题、发现问题，特别是解决问题的能力。 3、 培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、 培养学生运用仿真工具的能力。 5、 提高学生课程设计报告撰写水平。 1.2 课程设计的要求 1.2.1 题目 题目：反激式开关电源电路设计 注意事项： 学生也可以选择规定题目方向外的其他开关电源电路设计。 通过图书馆和 internet 广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文 献资料，确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的 设计内容。 1.2.2 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据 1、 交流输入电压 ac220v 2、 直流输出为两端输出，一端输出直流电压 5v，输出电流 1a，另外一 端输出电压 15v，输出电流 500ma。 3、 要求反馈端接 5v 电压输出端。 4、 输出纹波电压0.2v 5、 输入电压在 95270v 变化时，输出电压误差0.03v 1.2.3 课程设计主要内容 1、开关电源主电路的设计和参数选择 2、igbt 电流、电压额定的选择 3、开关电源驱动电路的选择 4、开关变压器设计 5、画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 6、电路仿真分析和仿真结果。 1.2.4 课程设计的要求 （1）在整个设计中要注意灵活运用所学电力电子技术知识和创造性的思 维方式以及创新能力 要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。主电 路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统 的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量相关文献的基础上，经过剖析、 提炼，设计出所要求的电路（或装置） 。课程设计中要不断的提出问题，并 给出这些问题的解决方法和机子的研究体会。设计报告最后给出设计中所查 阅的参考文献最少不能少于 5 篇，且文中有引用说明。 （2）在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力。 要求学生在教师的指导下，独立完成所设计的系统主电路、控制电路等 详细的设计（包括计算和元器件类型） 。严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本 相同，甚至完全一样。 （3）课程设计用纸和格式统一 课程设计用纸在学校印刷厂统一购买和装订，封面为学校统一要求。要 求图表规范。文字通畅，逻辑性强，设计报告不少于 20 页。 1.3 课程设计报告的基本格式 目录内容： 1 设计的基本要求（给出所要涉及的装置的主要技术数据和设计装置 要达到的要求，包括性能指标，最好简述所设计装置的主要用途） 2 总体方案的确定 3 具体电路设计（包括主电路设计、控制电路设计、变压器设计等以 及参数计算） 4 电路仿真和结果 5 附录（电路图、方针结果图等） 6 参考文献 第二章 总体方案的确定 2.1 反激式开关电源的介绍 开关电源具有能耗小、效率高、稳压范围宽、体积小、重量轻等突出优 点，在通讯设备、数控装置、仪表仪器、影音设备、家用电器等电子电路中 得到了广泛应用。 开关电源的基本组成如图 2-1 所示，其中，dc/dc 变换器用以进行功率 变换，它是开关电源的核心部分；驱动器是开关信号的放大部分，对来自信 号源的开关信号进行放大和整形，以适应开关管的驱动要求；信号源产生控 制信号，该信号有它激或自激电路产生（本次课程设计要求它激） 。比较放 大器对给定信号和输出反馈信号进行比较运算，控制开关信号的幅值， 、频 率、波形等，通过驱动器控制开关器件的占空比，以达到稳定输出电压值的 目的。除此之外，开关电源还有辅助电路，包括启动、过流过压保护、输入 滤波、输出采样、功能指示等电路。 【1】 开关电源典型结构有串联开关电源结构、并联开关电源结构、正激开关 电源结构、反激开关电源结构、半桥开关电源结构、全桥开关电源结构等。 这里重点介绍一下反激开关电源结构。 图 2-1 开关电源的基本组成 反激开关电源如图 2-2 所示，当功率开关管 vt 导通时，输入端的电能 以磁能的形式储存在变压器的初级线圈 n1中，由于同名端关系，次级侧二 极管 v1不导通，负载没有电流通过。当功率开关晶体管 vt 断开时，变压器 次级绕组以输出电压 u0为负载供电，并对变压器进行消磁。 反激开关电源电路简单，输出电压 u0即可高于输入电压 ui又可低于输 入电压 ui，一般适用于在输出功率在 200w 以下的开关电源中。 2.2 uc3842 式开关电源简介 uc3842 是美国 unitrode 公司(该公司现已被 ti 公司收购)生产的一种高 性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片，可直接驱动双极型晶体管、 mosfef 和 igbt 等功率型半导体器件，具有管脚数量少、外围电路简单、 安装调试简便、性能优良等诸多优点，广泛应用于计算机、显示器等系统电 路中作开关电源驱动器件。 2.2.1 uc3842 内部工作原理简介 uc3842 为双列 8 脚单端输出的它激式开关电源驱动集成电路，其内部 电路包括振荡器、误差放大器、电流取样比较器、pwm 锁存电路、5vc 基 准电压、 欠压锁定电路、 图腾柱输出电路、 输出电路等。 图 2-3 示出了 uc3842 内部框图和引脚图，uc3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，共 有 8 个引脚，各脚功能如下： 图 2-2 反激开关电源电路 (1) 5 v 基准电源：内部电源，经衰减得到 2.5 v 作为误差比较器的比 较基准。该电源还可以提供外部 5 v/50 ma。 (2) 振荡器： 产生方波振荡。 rt接在、 ref脚之间， ct接、 gnd 之间。频率 f=1.8/(ctrt), 最大为 500 khz。 (3) 误差放大器：由 vfb端输入的反馈电压和 2.5 v 做比较，误差电压 comp 用于调节脉冲宽度。 comp 端引出接外部 rc 网络，以改变增益和频率特性。 (4) 输出电路：图腾柱输出结构，电路 1 a，驱动 mos 管及双极型晶体 管。 (5) 电流取样比较器：脚 isense 用于检测开关管电流，可以用电阻 或电流互感器采样，当 visense1 v 时，关闭输出脉冲，使开关管关断。这实 际上是一个过流保护电路。 (6) 欠压锁定电路 vvlo：开通阈值 16 v，关闭阈值 10 v。具有滞回特性。 (7) pwm 锁存电路：保证每一个控制脉冲作用不超过一个脉冲周期， 即所谓逐脉冲控制。 另外，vcc与 gnd 之间的稳压管用于保护，防止器件损坏。 (8) 图腾柱输出电路(totem pole)：由于此结构画出的电路图有点像印 第安人的图腾柱，所以叫图腾柱式输出，也叫图腾式输出。输出极采用一个 上电阻接一个 npn 型晶体管的集电极， 这个晶体管的发射极接下面管子的集 图 2-3 uc3842 内部原理框图 电极同时输出； 下晶体管的发射极接地。 两晶体管的基极分别接前级的控制。 就是上下两个输出晶体管， 从直流角度看是串联， 两晶体管联接处为输出端。 上晶体管导通下晶体管截止，输出高电平；下晶体管导通上晶体管截止，输 出低电平；上下两晶体管均截止，则输出为高阻态。 2.2.2 uc3842 的使用特点 (1) 采用单端图腾柱式 pwm 脉冲输出，输出驱动电流为200 ma，峰值 可达1 a。 (2) 启动电压大于 16 v，启动电流仅 1 ma 即可进入工作状态。处于正 常工作状态时，工作电压在 1034 v 之间，负载电流为 15 ma。超出此限制， 开关电源呈欠电压或过电压保护状态，无驱动脉冲输出。 (3) 内设 5 v(50 ma)基准电压源，经 21 分压后作为取样基准电压。 (4) 输出电流为 200 ma，峰值为 1 a，既可驱动双极型三极管也可驱动 mosfet 管。若驱动双极型三极管，应加入开关管截止加速 rc 电路，同时将 内部振荡器的频率限制在 40 khz 以下。若驱动 mosfet 管，振荡频率由外接 rc 电路设定，见式(3-1)，工作频率最高可达 500 khz。 (5) 内设过流保护输入(脚)和误差放大输入(脚)两个 pwm 控制端。 误差放大器输入构成主 pwm 控制系统，可使负载变动在 30100时输出 负载调整率在 8 以下， 负载变动在 70100时负载调整率在 3以下。 (6) 过流检测输入端可对每个脉冲进行控制，直接控制每个周期的脉 宽，使输出电压调整率达到 0.01%v。如果脚电压大于 1 v 或脚电压小 于 1 v，pwm 比较器输出高电平使锁存器复位，直到下一个脉冲到来时才重 新置位。利用脚和脚的电平关系，在外电路控制锁存器的开/闭，使锁 存器每个周期只输出一次触发脉冲。因此，电路的抗干扰性极强，开关管不 会误触发，提高了可靠性。 (7) 内部振荡器的频率由脚外接电阻与脚外接电容设定。集成电路 内部基准电压通过脚引入外同步。脚和脚外接rt、 ct构成定时电路， ct的充电与放电过程构成一个振荡周期，其振荡频率可由下式近似得出： ttttc 8 . 1 55 . 0 11 crcrt f= 2.2.3 uc3842 组成的反激式开关电源 反激式开关电源电路中的变压器起着储能元件的作用，可以看做是一对 （2-1） 相互耦合的电感，其工作过程是：开关开通后，v 处于断态，初级绕组的电 流线性增长，电感储能增加；开关关断后，初级绕组的电流被切断，变压器 中的磁场能量通过次级绕组和 v 向输出端释放。 【1】 图 2-4 是反激式开关电源原理图， 其中的控制芯片采用 uc3842。 电源的 输出电压等级有三种：5 v、 12 v、 12 v。该电路的变换器是一个 降压型开关电路。由单管驱动隔离变压器 tc 主绕组n1电流，c2、 r3可以提 供变压器原边泄放通路。输出经整流、 滤波送负载。芯片所用的电源 vcc由 r2从整流后电压提供。vcc同时也作为辅助反馈绕组n3的反馈电压。电路振荡 器频率由式(2-1)决定。 反馈比较电路信号是从辅助绕组 n3经过 v1、 v2、 c3、 c4等整流滤波 后得到的 vcc分压提取的。c6、 r7构成信号的有源滤波。开关管电流被 r10 取样后，经 r9、 c7滤波，送芯片 isense 端，当反馈信号值超过阈值 1 v 时， 确认过载，关断电源输出。芯片输出部分由 out 端驱动单 mosfet 管，c8、 v3对开关管有电压钳位作用。 2.3 总体方案的确定 开关稳压电源被誉为 “新型高效节能电源” ，它代表着稳压电源的发展 方向。由于内部器件工作在高频开关状态，因此本身消耗的能量极低，电源 图 2-4 uc3842 构成的反激式开关电源 效率可以达到 80%以上，比串连调整 线性稳压电源的效率提高近一倍。随 着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、集成化的方 向发展，高效率的开关稳压电源已得到越来越广泛的应用。利用电流型脉宽 调制器 uc3842 芯片设计的电流制型脉宽调制开关稳 压电源， 克服了电压控 制型脉宽调制开关稳压电源频响慢、电压调整率和负载调整率低的缺点，电 路结构简单，成本低、体积小、易实现。该稳压电源是目前实用和理想的稳 压电源，具有很大的发展前景。 根据要求，本次设计控制电路形式为反激式，单端反激式电路比正激式 开关电源少用一个大储能滤波电感以及一个续流二极管，因此其体积小，且 成本低。此电源设计要采用的是反激式的开关管连接方式，并且开关电源的 触发方式是它激式。设计采用了 uc3842 作为 pwm 控制电路。 电源开关频率的选择决定了变换器如开关损耗、 门极驱动损耗、 输出 整流管的损耗会越来越突出，对磁性材料的选择和参数设计的要求也会越苛 刻。另外，高频下线路的寄生参数对线路的影响程度难以预料，整个电路的 稳定性、 运行特性以及系统的调试会比较困难。在本电的特性。开关频率 越高，变压器、 电感器的体积越小，电路的动态响应也越好。但随着频率 的提高，诸源中，选定工作频率为 100 khz。 第三章 具体电路设计 3.1 emi 滤波电路 为减小体积、降低成本,单片开关电源一般采用简易式单级 emi 滤波器, 典型电路图 3-1 所示。图（c）中的 l、c1 和 c2 用来滤除共模干 扰,c3 和 c4 滤除串模干扰。r 为泄放电阻,可将 c3 上积累的电荷泄放掉,避免因电荷积累 而影响滤波特性;断电后还能使电源的进线端 l、n 不带电,保证使 用的安全 性。 emi 滤波器能有效抑制单片开关电源的电磁干扰。图 3-2 中曲线 a 为加 emi 滤波器时开关电源上 0.15mhz30mhz 传 导噪声的波形（即电磁干扰峰 图 3-1 单级 emi 滤波器典型电路 值包络线）。曲线 b 是插入如图 3-1-1 所示 emi 滤波器后的波形,能将电磁 干扰衰减 50dbv70dbv。显然,这种 emi 滤波器的效果. 【1】 参数选择填入表格 3-1 中： 表 3-1 emi 滤波器参数的选择 c1 c2 c3 c4 l 电容/电感量 0.1uf 0.1uf0 0.1uf 0.1uf 30mh 耐压值 630v 630v 630v 630v 630v 型号 表中：emi 电路 c2 为 x 电容，c3、c4 为 y 电容，l 为滤波电感 3.2 整流滤波电路的设计 在整流滤波环节采取的是单相整流滤波电路，本电路常用于小功率的单 相交流输入的场合。目前大量普及的微机、电视机等家电产品中所采用的开 关电源中，其整流电路就是图 3-3 所示的单相不可控整流电路。 【2】 图 3-2 emi 滤波器的效果波形图 vd1vd3 vd2 vd4 c u1 u2 电容滤波的单相不可控整流电路，在空载时，r = ，放电时间常数为 无穷大，输出的电压最大， 2 2 d uu=。 在此后的电路中，涉及到选管子，选型号，故此处的电压取最大值， 即整流后的值 2 22*220310 d uu=v 参数的选择填入表 3-2 中（二极管两端的耐压为u2） ： 耐压值 型号 电容值 二极管 710v mda202 滤波 c 电解电容 250u 3.3 高频变压器的设计 反激式变压器是反激开关电源的核心，它决定了反激变换器一系列的重 要参数 （1）计算原边绕组流过的峰值电流 图 3-3 单相不可控整流电路 表 3-3 整流滤波电路参数选择 每一工作周期能量乘上工作频率 f 为输出的功率 （3-1） 设为不连续工作模式，在时间内电流为 0 至，则 = 因为 则： （3-2） 式 （3-1）与（3-2）之比为 2 0max 2 ppk sppk pl id vl i = 得： 0 max 2 pk a p i v d = （3-3） 为求得 pk i， s v应以最小值代入， ()min 180*1.420232 s v= 式中的 20v 假设为直流纹波及二极管压降之和。设反激变压器最大占空比 max 0.45d，代入式（3-3）得： 2*12.5 0.24 232*0.45 pk ia= （2） 求出原边绕组的电感值 由式（3-2） 得： () maxminsa p pk vdt l i = 假设电压波动下限为 7%， ()min 232*(10.07)216 s v= 则， 3 216*0.45 4.05 0.24*100*10 p lmh= （3）求 min d 在 ()max s v时，有最小占空比 min d。当输入电压 s v由最大到最小变化时， 占空比由最小变化到最大。其关系可表示为： () max min maxmax 1 d d dkd = + （3-4） 式中 k电压 ()maxs v,按 s v峰值时向上波动 10%计算，即： ()max (264*1.4 15)*1.1390.0 s v= 假设直流纹波电压及二极管管压降之和为 15v，故上式中减去 15v max min 390.0 1.68 232 s s v k v = 代入式（3-4） min 0.45 0.33 (1 0.45)*1.680.45 d= + （4）选择磁芯尺寸 计算磁芯面积乘积 ap。ap 为 w a（磁芯窗口面积）和 e a（磁芯有效截面 积）的成绩。在厂商资料目录中查处 ap 值。设计者根据客户要求的限高等 尺寸和形状来决定使用哪一种经济的磁芯及其形状和大小。 如果原边绕组的线径为 w d，带绕组的磁芯所占的 ap 值为 p ap，可按下 式计算： b dil ap wpkp p = 82 10)33 . 6 ( （3-5） 式中 s bb 2 1 =表明工作磁感应强度变化值取饱和值 s b的一半。例如 tdk h7cl 的材料， e-e 形式的磁芯， 100时tgb ss 39 . 0 3900=， 如图 3-5 所示。 )(1950 2 3900 gsb= 如果我们引用欧美国家常用的单位密耳，可写为（mil） 。用它时对选择 导线会简单一些。所谓密耳是导线直径或薄板厚度的单位。 1 mil=0.001 英寸 直径为 1 密耳的金属丝面积称为圆密耳，可写为（mc） ，换算时，可 考虑其关系为： 1 圆密耳= 6 10*78 . 0 （英寸 2 ）= 3 10*5 . 0 （ 2 mm） 附录 1 表格中列出美式线规 awg # 358 重薄膜绝缘的导线规格，包括 直径大小标称的圆密耳和每千英尺的电阻值。 设我们选择导线时，确定电流密度值为amc/400 ，则通过 0.24a 电 流时需要的圆密耳为0.24*400/96()ac m ac m=。参阅表 3-3 选取 no.30awg，其直径最大为 0.0119. 图 3-5 tdk-h7cl 磁芯 b-h 特性曲线 所以 w d=0.0119，代入得： 32 8 2 6.33*4.05*10 *0.24*0.0119 *100.045 1950 p ap = 占窗口大部分面积的是副边绕组（因电流大，导线多股等原因）和绝缘 材料，一般 p ap只为 ap 的（1/41/3）以下，取 apapp25 . 0 = 所以 p apap4= 0.18 we apa a= 有 tdk 产品目录中可查出 ee50.3 的磁芯与线圈骨架乘积为： 120.85*152.640.18447 we a a = 0.184470.18 we a aap=，选取此型号磁芯与线圈骨架合适。 （4）计算气隙长度 g l 由于反激工作模式是单向激磁，为防止磁饱和，应加气隙。气隙会产 生较大的磁阻，而且大多数变压器所存储的能量是在气隙所构成的体积 g v 中，故有： 82 10*) 2 1 ( 2 1 gpkp vhbil= （3-6） 式中 h气隙磁场强度 )( 4 . 0* 0 e o b h =； 0 空气导磁率=1； g v气隙的体积，)( 3 cmlav geg = 整理上式得 )(10* 4 . 0 8 2 2 cm ba il l e pkp g = （3-7） 则 32 8 2 0.45 *4.05*10 0.24 *100.048 0.18*1950 g lcm = 因此，应在磁芯中心柱打磨出气隙 0.048cm，或在磁芯两外侧心柱各打磨出 0.024cm，在这个基础上再进行调整。也可以选取已有气隙相近的磁芯，并 直接进行调整。 （5）原边绕组匝数计算 用 pk g p i bl n 4 . 0 =或 8 10* ba il n e pkp p = 进行计算。前式算得= p n310，后式算得= p n277。取= p n300。 （6）副边绕组匝数计算 按输入最小电压 (min)s v，导通占空比最大，算得副边绕组的匝数： 因为 p s sd n n d d vvv* 1 max max (min)0 =+ 整理得： 0max 1 (min)max ()(1) dp s s vvdn n vd + = （3-8） 代入数据： 因 为 副 边 存 在 绕 阻 压 降 和 二 极 管 导 通 压 降 ， 故 取 0 v=1v 。 1 1x100.5x15 +=0.075 300300 i = 当输出电压为 5v 时 ， 2 (1 5)(1 0.45)*300 9.48 232*0.45 s n + = 考虑到 e 型磁芯磁路可能产生磁饱和。使变压器的调节性能变差，因此 9.48 取整数值为 10。 当输出电压为 15v 时， 3 (1 15)(1 0.45)*300 26 232*0.45 s n + = 辅助电路输出的电压为 1034v， 取 16v，则 4 (1 16)(1 0.45)*300 27 232*0.45 s n + = （7）检测磁芯窗口面积 副边 1 电流为 3 0.50.17 max id= 副边 2 电流为 3 0.50.36 max id= 因为 3322 1 11 i ni n i nn =+ 故原边电流 1 0.67x100.36x25 +=0.052 300300 i = 导线的电流密度为 2 4/a mm 故每匝导线的截面积为： 4 i s = 导线选型时，要留出 2-3 倍的裕量 绕组的截面积为 ss n= 经计算得 w sa= 1.8 38.3 t t rk c f = 所以选择的磁芯窗口面积 合适。 （8）检测磁芯刺痛密度和饱和区间 检测磁芯的最大的感应强度是必须的，这可确保提供一个最大工作值和 饱和值之间的适度区间。在任何情况下包括瞬时负载和高温，应避免磁芯饱 和。此处采用计算磁芯饱和边界来检测。 【4】 计算交流刺痛产生此感性强度变化幅值 *232*4.5 b0.022 *300*152.64 son ac pe vt na = 其中 max 3 1 0.45*4.5 100*10 ona tdtus= 使用此感应强度与直流电流相关的关系计算直流成分 dc b 假设磁芯所有磁阻都集中在气隙中，显然，作为一个比较保守 的结果， 可以求得一个较高的直流磁感应强度。此近似值允许使用一个简单的等式： 3 *10 pdc dc g ni bh l = 式中 0 () 7 4 *10/hm p n原边线圈匝数 dc i有效的直流电流，开始导通时的电流幅值（a） g l气隙长度(mm) 本例中 7 33 4 *10*300*0.24 192.4 *100.48*10 pdc dc g ni bhmt l = 交流和直流磁感应强度相加之和得到磁感应强度的最大值 max 22 192.4214.7 acdc bbbmh=+=+= 已知 ee50.3 的饱和磁感应强度在 100 0c 是 390mh, max 390bmh 故工作时有裕量，设计通过。 3.4 控制电路的选择 控制电路方面选择 uc3842 芯片，uc3842 是单电源供电，带电流正向补 偿，单路调制输出的集成芯片。前面我们已经对 uc3842 的原理、特点和工 作性能进行了详细的介绍，这里着重分析一下参数的选择。 （1）启动降压电阻：因为整流输出为 310v， cc v=16v，1 st ima=，故 2 310 300 ss st v rk i = （2）反馈回路： 1 vs管承受的反压为2v，故去二极管的型号为 fr105 （3）稳压管型号为 tl431 ,电容 c3 大小为 100u。 （4）开关管 vt:承受的反压为2438 s vv=，型号为 irfbe30 （5）时钟电路：因为 1.8 tt f r c =，100fkhz=，故取470 t cpf= 所以 1.8 38.3 t t rk c f = 【5】 3.5 反馈电路的设计 3.5.1 电压反馈电路 电压反馈电路如图 3-6 所示。输出电压通过集成稳压器 tl431 和光电耦 合器反馈到 uc3842 的脚，调节 r 1、 r2 的分压比可设定和调节输出电压， 达到较高的稳压精度。如果输出电压 u o 升高，则集成稳压器 tl431 的阴极 到阳极的电流增大，使光电耦合器输出的三极管电流增大，即 uc3842 脚对地的分流变大，uc3842 的输出脉宽相应变窄，输出电压 u o 减小。同 样, 如果输出电压 u 减小，则可通过反馈调节使之升高。 【5】 参数计算：分压电阻取 27k, 光耦器件选择 pc817 稳压管选型 tl341 3.5.2 输出电流反馈 图 3-6 电压反馈回路 uc3842 6 3 r8 r10 r9 c9 5 s1 过流保护电路是由 r10、r9 以及 c9 组成。r9 上的电压反映了电流瞬时 值， 当开关电源发生过电流时， 开关管s1漏极的电流会增大, 9r u会增大， 9r u 接入 uc3842 的保护输入端脚，当 9r u=1v 时，uc3842 芯片的输出脉冲将 关断。通过调节 r10 和 r9 的分压比可以改变开关管的限流值，实现电流瞬 时值的逐周期保护比较，属于限流式保护。输出脉冲关断，实现对电流平均 值的保护，属于截流式保护。 【5】 原边输出电流 1 52ima=， uc3842 输出电流200ima=， 所以三极管漏极 电流 1 i +i=252ima= 漏 。假设101rk=，滤波电容 c9=470pf。所以流过 r9 的电流 9 1 252 1251 1 r v iima k = = 漏 。所以 9 11 94 251 r vv r ima = 3.6 保护电路的设计 3.6.1 输出过电压保护电路 图 3-81 所示为输出过电压保护电路。稳压管 vs 的击穿电压稍大于输出 图 3-7 过流保护电路 电压额定值，输出正常时，vs 不导通，晶闸管 v 的门极电压为零，不导通。 当输出过压时， vs 击穿， v 受触发导通， 使光电耦合器输出三极管电流增大， 通过 uc3842 控制开关管关断。 图 3-8 输出过电压保护电路 3.6.2 输入欠压过压保护 =1 0 0c1 c2 r1 r3 r2 + + _ +5v 图 3-9 输入欠压过压保护 图 3-9 为输入欠压过压保护，当输入过电压时，首先经过 c1,c2 的滤波 再经过 r1,r2 的分压接入运算放大器的正向输入端，与+5v 的基准电压相比 较，当输入欠电压时，经过 r2,r3 的分压，与基准电压相比较，运放输出一 个负脉冲，经过与非门，d 触发器使脉冲锁存，再经过驱动电阻 r4 使三极管 导通，通电延时的时间继电器开始工作，其常闭触点在主电路中，延时后断 开，起到输入欠压过压保护。 【5】 3.7 输出整流滤波电路设计 输出电压经过二极管的半波整流以及 lc 滤波输出稳定的直流 5v1a， 15v0.5a 参数的计算，二极管承受的反压为输出电压 0 u，最大不超过 15v，所以 二极管选型 mbr1625,lc 滤波电路 l 取值为150uh,电容 c9=220uf,电容 c10=1000uf。 第四章 个人心得体会 为期两周的课设走进了尾声，本次课设内容为反激式开关电源的设计， 在课设过程中，我多次到图书馆借阅和网上下载图书、论文等资料，通过查 阅资料，在老师的指导下展开了自己的设计。 整个课设的过程也是对旧知识复习的过程和新知识学习的过程，课设中 大多数资料来自于教材，即辛伊波和陈文清主编的开关电源基础与应用 ， 通过课设，我对开关电源设计有了新的认识，特别是 uc3842 组成的反激式 开关电源，以及 uc3842 芯片的特性的了解。我们的设计是交流电压 220v 输 入，双端输出，一端直流输出电压 15v，输出电流 500ma，另一端直流输出 电压 5v，输出电流 1a，反馈端接于 5v 端输出端口。具体电路的设计比较繁 重，包括主电路、控制电路、变压器、滤波电路等好多项目。在设计过程中 也遇见不少难题，包括高频电压器的设计、保护电路参数的计算等，通过同 学之间的讨论和向老师的请教以及查阅相关资料，这些问题都逐一解决。 单端反激式开关电源具有体积小、重量轻、效率高、线路简单和可靠性 高等优点， 所以被广泛用于航空航天通讯等领域， 这次设计的电路以 uc3842 为控制芯片，具体电路设计比较清晰明了，各项数据达到要求，属于一次较 为成功的设计。 我觉得这次课程设计是十分有意义的。我们在课堂上掌握的仅仅是专业 基础课的理论面，如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？ 在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次教材和文献资 料，甚至于每一个元件型号的选择都令人费上半天的劲。为了让自己的设计 更加完善， 更加符合课设的要求， 一次次查阅资料和相互讨论是十分必要的， 同时也是必不可少的。在这次课设中，我觉得培养了自己发问的能力，每一 个元件选择的过程，每一个参数选择的过程，我不明白的就去问，